CN102251254B

CN102251254B - 用于微蚀液中铜回收的循环处理设备及其专用旋流电解装置

Info

Publication number: CN102251254B
Application number: CN201110174205.8A
Authority: CN
Inventors: 赵伟宏; 刘鑫; 周文武; 周杰
Original assignee: SHENZHEN WELLKNIT TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: SHENZHEN WELLKNIT TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2011-06-24
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2031-06-24
Also published as: CN102251254A

Abstract

本发明公开了一种用于微蚀液中铜回收的循环处理设备及其专用旋流电解装置。该设备包括主机和安装在主机上的模块化的旋流电解装置，其中旋流电解装置具有供微蚀液进入的进口和流出的出口，每个旋流电解装置的进口和出口分别通过管道并联或串联至主机的主进口和主出口，该主进口和主出口与一微蚀槽的进出口连通；于旋流电解装置主体的筒体内设置有阴极和阳极，且阴极与阳极与主机中的电源连通。所述的阳极位于主体筒体的内壁，采用金属柱的阴极位于筒体的中心，其中在主体的筒体内设置有导流孔，微蚀液由位于主体下部的进口进入，经过导流孔形成旋转的液流，该旋转的液流通过位于主体上部的出口流出。微蚀槽排出的微蚀液中富含铜离子，通过该处理设备中的旋流电解装置将其中的铜提取后，微蚀液可以重新进入微蚀槽中进行工作，从而达到循环使用的效果，降低了成本，并减少对环境的污染。

Description

用于微蚀液中铜回收的循环处理设备及其专用旋流电解装置

技术领域：

本发明涉及微蚀液中铜回收设备技术领域，特指一种用于微蚀液中铜回收的循环处理设备及其专用旋流电解装置。

背景技术：

覆铜板是一种将补强材料浸以树脂或玻璃纤维，一面或两面覆以铜箔，经热压而成的一种板状材料，称为覆铜箔层压板。它是做PCB(印刷电路板)的基本材料。覆铜板是电子工业的基础材料，主要用于加工制造印制电路板(PCB)，广泛用在电视机、收音机、电脑、计算机、移动通讯等电子产品。

在电路板制作过程中，经常需要对电路板的铜表面进行微蚀刻，提高铜表面与其他工序等结合力。目前采用微蚀刻的方式是：采用酸性溶液对覆铜板进行腐蚀，例如采用过硫酸盐。

目前的方式操作简单，工艺稳定。但存在的问题是：微蚀刻后产生的废液中含有大量的铜离子，如果将这些废液直接排放，将对环境形成很大的污染，同时，废液中大量的铜也被浪费。如何将废液中的铜进行回收，一直是行业内亟待解决的问题。而目前最常见的方式就是采用电解方式将溶液中的铜提取出来。目前采用微蚀槽蚀铜装置中，铜经过腐蚀氧化成为二价的铜离子，而电解过程中，铜离子被还原成铜。但是目前的电解装置多采用传统的电解铜工艺中的电解装置，传统的电解技术是将阴、阳极放置在缓慢流动，或者停滞的槽体内。在电场作用下，阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动。通过控制一定的技术条件，欲获得的金属阳离子在阴极得到电子析出，从而得到电解产品。其生产效率低，电解装置结构复杂，并且在铜离子浓度较低的情况下，电解出的铜容易形成粉状，物质结构性较差。而为了提高电解的生产速度、电解后铜的致密性，就需要对电解装置进行更加精密的改进，这势必增加生产成本。本发明人经过多年研究，提出如下技术方案。

发明内容：

本发明所要解决的第一个技术问题就是为了克服目前产品中不足，提供一种用于微蚀液中铜回收的循环处理设备，通过该设备可对微蚀液进行电解处理后，将其中的铜提取后，将电解后的微蚀液再次投入微蚀作业中，从而形成循环作业，节约成本，并且减少对环境污染。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种用于微蚀液中铜回收的循环处理设备，该设备包括主机和安装在主机上的模块化的旋流电解装置，其中旋流电解装置具有供微蚀液进入的进口和流出的出口，每个旋流电解装置的进口和出口分别通过管道并联或串联至主机的主进口和主出口，该主进口和主出口与一微蚀槽的进出口连通；于旋流电解装置主体的筒体内设置有阴极和阳极，且阴极与阳极与主机中的电源连通。

本发明采用上述技术方案后，微蚀槽排出的微蚀液中富含铜离子，通过该处理设备中的旋流电解装置将其中的铜提取后，微蚀液可以重新进入微蚀槽中进行工作，从而达到循环使用的效果，降低了成本，并减少对环境的污染。

本发明所要解决的第二个技术问题就是为了克服目前产品中不足，提供一种结构简单，操作简单，且可提高回收后铜产品的品相的，可用于上述处理设备中的旋流电解装置。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：用于铜回收的旋流电解装置包括呈中空的筒状的主体，该主体具有供微蚀液进入的进口和出口，于主体的筒体内设置有阴极和阳极，且阴极与阳极均与外部电极连通，所述的阳极位于主体筒体的内壁，采用金属柱的阴极位于筒体的中心，其中在主体的筒体内设置有导流孔，微蚀液由位于主体下部的进口进入，经过导流孔形成旋转的液流，该旋转的液流通过位于主体上部的出口流出。本技术方案中阴极可以采用铜柱、不锈钢或其他金属柱。

进一步而言，上述技术方案中，所述的主体内部的腔体包括位于上部的电解腔体和位于下部的微蚀液进入腔体，其中电解腔体和微蚀液进入腔体之间通过隔板隔离，并通过设置在隔板上的导流孔连通。

进一步而言，上述技术方案中，所述的导流孔呈环状均匀分布于隔板上，并且导流孔自上而下倾斜设置。

进一步而言，上述技术方案中，所述的微蚀液进入腔体呈锥形，所述的进口设置于微蚀液进入腔体最下端。

进一步而言，上述技术方案中，所述的电解腔体的上端设置有一可开启的端盖。

本发明旋流电解装置的工作原理仍然是基于电化学理论，其是基于各金属离子理论析出电位的差异，即欲被提取的金属只要与溶液体系中的其他金属离子具有较大的电位差，则电位较正的金属容易在阴极优先析出，其关键是通过高速溶液流动来消除对电解的不利因素，避免了传统电解过程中受到多种因素(离子浓度、析出电位、浓差极化、PH数值等)影响的限制，可以通过简单的技术条件生产出高质量的铜产品。

本发明中的旋流电解装置相对目前的普通电解装置，其具有如下优点：

1、结构简单，操作方便；

2、简单、低廉的维护成本；

3、模块化设置，可根据需要进行扩展、移动；

4、无需其他试剂或化学品。

附图说明：

图1是本发明中旋流电解装置的结构示意图；

图2是本发明中旋流电解装置的隔板俯视图；

图3是本发明处理设备的结构示意图。

具体实施方式：

见图1、2，这是本发明中旋流电解装置1示意图，本发明实际使用过程中，可根据微蚀液的处理量，将若干的旋流电解装置1结合起来使用，每个旋流电解装置1作为一个模块可以任意的组合、单独使用。

旋流电解装置1的主体10采用塑料注塑成型(可采用ABS塑料，丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)。主体10呈中空的筒状。其上方为圆柱体，下方为圆锥体，在上方设置有一端盖13，端盖13采用螺纹连接方式固定在主体10的上端开口处，通过端盖13可将主体10内部腔体开启。

主体10上方的圆柱体内部的腔体为电解腔体101和位于下部圆锥体内部的腔体是微蚀液进入腔体102。其中电解腔体101和微蚀液进入腔体102之间通过隔板14隔离，并通过设置在隔板14上的导流孔100连通。

主体10具有供微蚀液进入的进口11和出口12，其中进口11设置于微蚀液进入腔体102最下端。出口12设置于电解腔体101的上端。这样微蚀液由进口11进入后，通过导流孔100的导向，在电解液腔体101内形成一股涡旋的旋流、

主体10的电解液腔体101内设置有阴极2和阳极3。其中阳极3位于主体1筒体的内壁，其可以采用钛材料涂层。阴极采用铜柱(或者不锈钢、或者其他金属)，其位于筒体的中心。阴极2和阳极3均通过导电装置与外部电极连接。具体结构为：在主体10的侧面固定有电极连接装置4，通过该电极连接装置4，将阴极2与阳极3与外部电源正负极连接。

另外，所述的进口11和出口12处分别设置有阀体5、6，以控制微蚀液的流动。

如图2所示，所述的导流孔100呈环状均匀分布于隔板14上，并且导流孔100至上而下倾斜设置，并且倾斜的方向均以隔板14圆心为中心，这样当微蚀液自下而上流入电解腔体101内时，微蚀液将在导流孔100的导向下形成涡旋的液流，以位于主体1中性的阴极铜棒为中心，不断旋转上行。

使用上述旋流电解装置1时，首先将进口11与微蚀槽的废液槽连通，微蚀液通过泵加压后由进口11进入微蚀液进入腔体102，在外部压力作用下，微蚀液将通过导流孔100进入电解腔体101，并且在电解腔体101内形成涡旋液流。微蚀液经过电解后，将由上部的出口12流出。流出后的微蚀液可以再次由进口11进入，或者经过充分电解后，再次进入微蚀槽装置中，对电路板的铜板进行微蚀作业，从而不断的循环。

电解过程中，微蚀液在电解腔体101内告诉流动，电解过程中微蚀液中的铜离子被析出，并附着在阴极2铜柱表面。在阳极3电解反应过程中可能产生的气体将直接通过主体10上开设的气孔排出，并集中进行后续处理。随着电解过程的不断进行，在阴极2铜板表面析出的铜原来越多，当阴极2铜柱达到指定要求时，停止电解作业。将主体10顶部的端盖13打开，将铜棒取出，并且放置一根新的铜棒，继续开始电解作业。

本实施例中阴极2直接采用铜柱是为了便于利用，当随着电解的进行，铜柱的直径将逐渐增加，当铜柱达到指定要求后，就可以取出，作为新的铜产品使用。如果采用其他金属柱体作为阴极2，电解析出的铜将附着在金属柱体表面，使用时，还需要将其由金属柱体剥离。

本发明的电化学原理为：由于微蚀液通常采用硫酸铁，

微蚀过程中：Fe³⁺---Fe²⁺；Cu---Cu²⁺

电解过程中：Fe²⁺---Fe³⁺；Cu²⁺----Cu

见图3，这是本发明中微蚀液的循环处理设备的示意图，该设备包括：主机7和安装在主机7上的模块化的旋流电解装置1，其中旋流电解装置1结构如上所述，这里不再一一赘述。旋流电解装置1采用并联方式组合，具体为：每个旋流电解装置1的进口11和出口12分别通过管道并联或串联至主机7的主进口711和主出口712，该主进口711和主出口712与一微蚀槽8的进出口连通。旋流电解装置1上的每个阴极2与阳极3与主机7中的电源电极连通。

这种用于微蚀液中铜回收的循环处理设备使用时，微蚀槽8按照原有的方式对铜板进行微蚀作业。其排出的废弃微蚀液经过主机7的主进口711进入每个旋流电解装置1内，通过旋流电解装置1将微蚀液中的铜提出，然后电解后的微蚀液再次通过主出口进入微蚀槽8中，可对铜板再次进行微蚀作业。本发明可以将微蚀液循环使用，从而降低生产成本，并且减少废弃微蚀液的排放，减少对环境的污染。

当然，以上所述仅仅为本发明实例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims

1.一种用于微蚀液中铜回收的循环处理设备，其特征在于：设备包括：主机（7）和安装在主机（7）上的模块化的旋流电解装置（1），其中旋流电解装置（1）具有供微蚀液进入的进口（11）和流出的出口（12），每个旋流电解装置（1）的进口（11）和出口（12）分别通过管道并联或串联至主机（7）的主进口（711）和主出口（712），该主进口（711）和主出口（712）与一微蚀槽（8）的进出口连通；于旋流电解装置（1）主体（10）的筒体内设置有阴极（2）和阳极（3），且阴极（2）与阳极（3）与主机（7）中的电源连通；

所述的旋流电解装置（1）包括：呈中空的筒状的主体（10），该主体（10）具有供微蚀液进入的进口（11）和流出的出口（12），于主体（1）的筒体内设置有阴极（2）和阳极（3），且阴极（2）与阳极（3）均与外部电极连通，所述的阳极（3）位于主体（10）筒体的内壁，采用铜柱的阴极（2）位于筒体的中心，其中在主体（10）的筒体内设置有导流孔（100），微蚀液由位于主体（10）下部的进口（11）进入，经过导流孔（100）形成旋转的液流，该旋转的液流通过位于主体（10）上部的出口（12）流出；

所述的主体（10）内部的腔体包括位于上部的电解腔体（101）和位于下部的微蚀液进入腔体（102），其中电解腔体（101）和微蚀液进入腔体（102）之间通过隔板（14）隔离，并通过设置在隔板（14）上的导流孔（100）连通；

所述的导流孔（100）呈环状均匀分布于隔板（14）上，并且导流孔（100）至上而下倾斜设置，并且倾斜的方向均以隔板（14）圆心为中心。

2.根据权利要求1所述的用于微蚀液中铜回收的循环处理设备，其特征在于：所述的微蚀液进入腔体（102）呈锥形，所述的进口（11）设置于微蚀液进入腔体（102）最下端。

3.根据权利要求2所述的用于微蚀液中铜回收的循环处理设备，其特征在于：所述的电解腔体（101）的上端设置有一可开启的端盖（13）。

4.根据权利要求3所述的用于微蚀液中铜回收的循环处理设备，其特征在于：所述的进口（11）和出口（12）处分别设置有阀体（5、6）。